Füllstoffe mit Funktion? Neue Ideen an alten Steinen

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1 Füllstoffe mit Funktion? Neue Ideen an alten Steinen Norbert Emmerich, Omya GmbH Köln omya.com

2 KREIDE ODER CALCIT? Calciumcarbonat als Gesteinsart Kreide: Coccolith Kreide 2

3 KREIDE ODER CALCIT? Calciumcarbonat als Gesteinsart Calcit: Kalkstein oder Marmor 3

4 KREIDE ODER CALCIT? Produktionstechnik: mechanische Vermahlung aus Groß mach klein! 4

5 KREIDE ODER CALCIT? Calciumcarbonate durch synthetische Fällung hergestellt PCC Andere Partikelform,... steuerbar! Kristallwachstum... von 0 auf... µm S-PCC (Igel s)... skalanoedrisch R-PCC (Würfel)... rhomboedrisch 5

6 KREIDE ODER CALCIT Produktionstechnik: aus Klein mach Groß CaCO 3 CaO + CO 2 CaO + H 2 O Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 6

7 WEITERE MÖGLICHKEITEN Produktionstechnik: Kalzinierung kristallwasser-haltiger Minerale Rohmaterial Kaolin flash-calziniert mit inneren Zellen 7

8 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Rezepturgerüst Lack isch e finschtre Sach!!! Prof. Dr. Rolf Kunz, FHD Vaihingen, 1982 einfaches Rezept: Wasser / Lösemittel Füllstoffe Pigment Bindemittel Additive Farbrezeptur für Laien noch einfacher: Butter / Milch Mehl Kakao Eier / Zucker Gewürze / Aromen Marmorkuchen 8

9 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Rezepturgerüst Rohstoffe Farbe 4,6% Pigment Farbe 6,6% Pigment Wasser / Additive 31,9 31,9 31,2 31,2 Kronos ,6 4,6 6,6 6,6 Omyacarb 2 23,8 23,8 23,3 23,3 Omyacarb 10 8,5 8,3 Omyacarb 15 8,5 8,3 Finntalc M15 8,5 8,5 8,3 8,3 Violette Etikette 8,5 8,5 8,3 8,3 Socal P2 3,3 3,3 3,3 3,3 Dispersion (variabel) 10,2 10,2 10,0 10,0 Verdicker 0,7 0,7 0,7 0,7 Summe 100,0 100,0 100,0 100,0 PVK 80,0 80,0 80,4 80,4 Packungsdichte: 9

10 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Deckvermögen = f (Brechungsindizes) Eine einzelne Schaumblase ist durchsichtig, ganz viele Schaumblasen sind es nicht! November 2017

11 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Nassabrieb = f (Füllstoffkombination) Nassabriebbeständigkeit nach EN (200 Zyklen) EN Nassabrieb L in µm 80 4,6 Komb ,6 Komb ,6 Komb ,6 Komb Labor Köln, Projekt Acronal 290D Mowilith DM 611 Mowilith LDM 1871 Ercros KDA

12 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Rezepturengruppe: matte Innenwandfarben (ausgearbeitet ) Einstiegsqualität: Standard: Profi-Farbe: Profi-plus: Premiumfarbe: D428 0% Titandioxid D328 3% Pigment, Profi-Universalfarbe D316 8% Pigment, StiWa-Klasse D317 10% Pigment, besseres Deckvermögen D217 13% Pigment, gehobene Ansprüche Topklasse: D 218 > 18% Pigment, Einschichtfarbe! Legende: D = Dispersionsfarbe, erste Zahl = Nassabriebklasse nach EN mittlere Zahl = Deckvermögensklasse aus EN , dritte Zahl = Ergiebigkeit m² / ltr Farbe 12

13 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Rezepturengruppe (erarbeitet ): Rohstoffe Einstieg Standard Profi Profi+ Premium Top Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Σ Wasser / Additive 35,40% 34,17% 35,25% 33,27% 33,68% 29,49% Tronox R-KB-6 2,89% 8,32% 10,28% 13,25% 22,09% Omyacarb 2-SV (2-GU) 20,72% 25,02% 22,77% 18,69% 17,03% 9,61% Omyacarb 15-SV 9,42% 9,62% 5,94% 11,21% Industrie Spezial 26,37% 13,47% 5,94% Finntalc M 15 AW 1,88% 5,77% 8,91% 9,35% 11,35% 7,68% Omya Calcimatt - AV 5,68% 6,72% Arbocell BE 600/30 PU 0,20% 0,37% 0,47% 0,58% Optiwhite MX 1,98% 3,74% Sipernat 820 A 2,84% 3,84% Σ Füllstoff + Pigm 56,50% 56,79% 55,25% 52,15% 51,56% 50,53% Mowilith LDM ,03% 8,66% 10,30% 12,71% 15,14% 19,40% Coapur ,38% 0,38% Viscoatex 46 0,19% 0,38% 0,40% 0,37% 0,19% 0,19% Summe: 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% PVK 87,7% 82,5% 79,1% 75,7% 67,6% 59,6% 13

14 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Rezepturengruppe: Deckvermögen Klasse 1 (VDL RL09) bei m²/ltr Einstieg Standard Profi Profi + Premium Topklasse TiO 2 0% 3% 8% 10% 13% 22% Kontrast > 99,5%! m² / ltr 14

15 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Rezepturengruppe: Nassabrieb ISO 11998, 28 Tage, 200 Zyklen PVK Einstieg Standard Profi Profi + Premium Topklasse 87,7% 82,5% 79,1% 75,7% 67,6% 59,6% µm 15

16 4. MODIFIZIERTE CALCIUMCARBONATE MCC = veredelte Strukturen auf Basis Calciumcarbonat Brain Roses Marmor Caviar Golfballs November 2017

17 4. MODIFIZIERTE CALCIUMCARBONATE MCC s: Nachbehandlung von GCC mit Phosphorsäure 5 CaCO H 3 PO 4 Ca 5 (PO 4 ) 3 -OH + 4 CO 2 + H 2 CO H 2 O Patent 1992 Ca 5 (PO 4 ) 3 -OH = Hydroxyapathit, hoch-beständiges Bio-Mineral Anspruchsvolle Technologie! Verbrauch an Chemikalien zur Umsetzung von 1 to Ausgangsmaterial Lange Verweilzeiten im Reaktor, weil CO 2 Gas entsteht ( Überdruck) Batchprozess mit nur 25% Materialkonzentration in einem 5 m³ Reaktor dh pro Tonne MCC müssen ltr Wasser entfernt / getrocknet werden: 1 Mio kj 17

18 4. MODIFIZIERTE CALCIUMCARBONATE Omyabrite 1300 x-om.. oberflächenmodifiziert, funktionell: unterstützt die Pigmentdispergierung besseres Deckvermögen erleichtert Kohäsion im Anstrichfilm günstigere Nassabriebbeständigkeit unterstützt diffuse Lichtreflektion niedriger Sheen: 85 bleibt ein Füllstoff, Brechungsindex bei 1,65 18

19 5. DISPERSIONSFARBEN NEU FORMULIEREN Rezepturengruppe mit MCC: Omyabrite 1300 x-om Rohstoffe Einstieg Standard Profi Profi+ Premium Topklasse Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Σ Wasser / Additive 35,34% 33,56% 36,17% 33,94% 34,07% 29,54% Tronox R-KB-6 2,8% 8,5% 10,5% 13,4% 22,2% Omyabrite 1300 X - OM 5,5% 5,6% 4,1% 5,6% 6,7% 7,7% Omyacarb 2-GU 20,9% 20,9% 20,9% 15,4% 13,4% 4,0% Omyacarb 15-GU 11,3% 9,5% 8,0% 11,4% Industrie Spezial 18,9% 13,3% 5,1% Finntalc M15 1,9% 5,6% 6,5% 9,5% 9,5% 7,7% Omya Calcimatt - AV 6,7% 8,7% Arbocell BE 600/30 PU 0,2% 0,4% 0,5% 0,5% Σ Füllstoff + Pigm 56,6% 55,8% 56,5% 53,2% 52,2% 50,8% Mowilith LDM ,0% 8,5% 10,3% 13,0% 15,3% 19,3% Coapur ,4% 0,4% Viscoatex 46 0,2% 0,2% 0,2% 0,3% Summe: 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% PVK 87,7% 83,0% 78,3% 73,7% 68,8% 62,4% 19

20 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Rezepturengruppe: Deckvermögen Klasse 1 (VDL RL09) bei m²/ltr TiO 2.. mit Omyabrite Einstieg Standard Profi Profi + Premium Topklasse 0% 3% 8% 10% 13% 22% m² / ltr 20

21 3. DISPERSIONSFARBEN FORMULIEREN Rezepturengruppe: Nassabrieb ISO 11998, 28 Tage, 200 Zyklen PVK Einstieg Standard 87,7% 82,5% 85 Profi 79,1% 32 Profi + 75,7% 17 Premium 67,6% 8 Topklasse 59,6% µm 21

22 5. DISPERSIONSFARBEN NEU FORMULIEREN Rezepturengruppe mit MCC: Omyabrite 1300 x-om 85 (Applikation mit 300 µm Spalthöhe) TiO 2.. mit Omyabrite Einstieg Standard Profi Profi + Premium Topklasse 0% 3% 8% 10% 13% 22% 5,6% 5,5% 4,1% 5,6% 6,7% 7,7%

23 5. DISPERSIONSFARBEN NEU FORMULIEREN Zusammenfassung Calciumcarbonate = Basisfüllstoffe feine Kornverteilung dry hiding! Plättchenförmige Füllstoffe als mineralische Barriere / bessere Packungsdichte Funktionale Füllstoffe: s-pcc s durch die Kornform calzinierte Kaoline (Nassdeckvermögen) MCC s wegen der Oberflächenstrukturen 23